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契形结构光纤表面等离子体共振传感器研究

物理学报 2013年第12期62卷 281-288页

作者：冯李航曾捷梁大开张为公南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

提出了一种契形端面结构的光纤表面等离子体共振(SPR)传感器激励模型.采用时域有限差分法对契形SPR波导的共振模型进行数值模拟,通过在光纤出射端抛磨契形角度并进行敏感膜修饰,制出具有契形端面结构的类Kretschmann微棱镜式光纤SPR传感... 详细信息

提出了一种契形端面结构的光纤表面等离子体共振(SPR)传感器激励模型.采用时域有限差分法对契形SPR波导的共振模型进行数值模拟,通过在光纤出射端抛磨契形角度并进行敏感膜修饰,制出具有契形端面结构的类Kretschmann微棱镜式光纤SPR传感器,实现激发SPR的光波调制.结果表明,在1.3330—1.4215折射率范围内,制备的契形光纤SPR传感器相对于常规光纤SPR传感器,其平均灵敏度提高了近1—6倍,1倍和6倍分别出现在小角度结构(15°契形)传感器和大角度结构(60°契形)传感器,且仍保持10-5等级的分辨率.该类型结构的传感器具有契形端面激励模式,设计灵活性高、制备工艺简单、可微量检测样本等优点,能够很好地适应于不同环境和测量条件的实际生化检测、环境监测需求.

关键词：光纤传感器表面等离子体共振契形端面结构折射率灵敏度

光纤新型结构SPR传感器开发及检测应用研究

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光纤新型结构SPR传感器开发及检测应用研究

作者：冯李航南京航空航天大学

学位级别：硕士

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)传感器对界面处介质成分的微小变化非常敏感，已广泛应用于在表面检测、生物医学、环境监测等诸多领域。上世纪90年代，结合了低能耗的光纤传输技术与超高灵敏度的SPR传感技术的第一... 详细信息

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)传感器对界面处介质成分的微小变化非常敏感，已广泛应用于在表面检测、生物医学、环境监测等诸多领域。上世纪90年代，结合了低能耗的光纤传输技术与超高灵敏度的SPR传感技术的第一根光纤表面等离子体共振传感器(FO-SPR)制成，表现出抗干扰、集成性好、微样本测量、实时监测、装置经济、多通道测量等优点。如今，设计具有灵敏度高，满足灵活性、实用性要求的光纤SPR传感器已成为国内外传感器领域的研究热点。全文工作主要分为以下部分：首先，本文在基于经典Kretschmannn和Otto结构模型的SPR传感机理的基础上，对光纤SPR传感器探头结构形式和模型原理探讨，引出新型结构模型的设计依据和理论方法，同时给出两种新型结构（倾斜端面结构—契型和侧面抛磨D型）的SPR射线理论和共振激励特性的数值计算。其次，采用目前国际上最先进的光学仿真模拟方法和软件——时域有限差分法(OptiFDTD)对新型光纤SPR传感进行模拟仿真研究。构建了新型光纤SPR传感元件模型，并从能量传输耦合角度对光纤SPR传感进行数值模拟与仿真结果分析;同时分析并指出了新型结构特征下的SPR传感性能影响因素，为实际的探针制备提供完备的理论依据。再次，对光纤SPR传感探针制备方法和加工工艺进行了改良创新，搭建了光纤SPR传感系统并对实际制备的新型光纤SPR探针进行性能测试与实验分析。文章在分析传统光纤SPR探针制备方法的基础上，提出了双面抛磨法制备契型光纤SPR探针，实验表明，增加的反射镜面采用物理气相沉积法能够极大提高传感探针的灵敏度，基于此并给出了部分新型结构SPR传感器性能优化方法。最后，结合光纤SPR光谱技术在离子检测、环境监测应用领域的分析研究，为光纤SPR传感技术在水质矿化度检测提供一种新的方法。研究通过指出了溶液中离子对SPR光谱的影响规律，建立光纤SPR光谱偏移与离子浓度的关系曲线，进而实现水中可溶性总离子含量即矿化度的检测，对SPR技术在水环境检测应用打下良好的基础。

关键词：表面等离子体共振(SPR) 光纤传感器时域有限差分(FDTD)法光纤SPR光谱分析水质矿化度检测

基于光纤SPR光谱分析的水质矿化度检测研究

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光谱学与光谱分析 2012年第11期32卷 2929-2934页

作者：冯李航曾捷梁大开刘宏月南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

从溶液离子影响表面等离子体共振(SPR)光谱特征的角度,分析讨论了光纤SPR光谱对水溶液离子成分检测的灵敏特征,基于此并应用于以矿化度为代表的水质检测中。研究通过对不同离子状态的电解质溶液(NaCl,KCl,CaCl2,MgCl2,Na2CO3,MgSO4和ZnS... 详细信息

从溶液离子影响表面等离子体共振(SPR)光谱特征的角度,分析讨论了光纤SPR光谱对水溶液离子成分检测的灵敏特征,基于此并应用于以矿化度为代表的水质检测中。研究通过对不同离子状态的电解质溶液(NaCl,KCl,CaCl2,MgCl2,Na2CO3,MgSO4和ZnSO4)和非电解质溶液(蔗糖、丙三醇、葡萄糖)下的光纤SPR光谱分析,得到水环境的杂质离子含量对SPR光谱的影响规律,进而实现了水质矿化度的检测。研究同时给出了光纤SPR光谱法与电导率分析法在八种不同水样的检测对比分析,光纤SPR光谱法拥有高灵敏度、快速响应、抗电磁干扰等优点,对光纤SPR技术在水质检测领域的应用打下良好的基础。

关键词：光纤传感器表面等离子体共振(SPR) 光谱分析矿化度检测

基于改进YOLOv8s的PCB小目标缺陷检测模型

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计算机工程与应用 2024年

作者：王健肖迪冯李航沈成南京工业大学电气工程与控制科学学院

针对目前PCB缺陷检测中面临缺陷的形态复杂、目标小，难以对其进行精确的捕捉，导致识别检出率、准确率低等问题，本文提出了基于改进YOLOv8s的PCB小目标缺陷检测算法优化。首先提出增设小目标检测层，同时添加小物体检测头提高在小目... 详细信息

针对目前PCB缺陷检测中面临缺陷的形态复杂、目标小，难以对其进行精确的捕捉，导致识别检出率、准确率低等问题，本文提出了基于改进YOLOv8s的PCB小目标缺陷检测算法优化。首先提出增设小目标检测层，同时添加小物体检测头提高在小目标情况下的检测效果；其次在骨干网络中引入可选择空洞卷积(S-Conv)与CAFM(Context-Aware Feature Modulation)卷积和注意力融合模块，扩大感受野，在提升特征表示能力的同时增强对各尺度特征进行融合；使用可变形卷积和空间信息增强模块设计更加灵活和有效的空间金字塔池化层，提高模型对目标特征的表征能力和检测精度；融合信息聚集-分发机制对颈部结构进行改进。最后改进损失函数，以VFWD-CIoU 代替原损失函数，提升密集小目标检测。改进后的模型算法在四张拼凑的PCB小目标数据集上进行相关对比实验。结果表明，改进后算法模型的平均精度(mAP)为99.1%。相比于Faster R-CNN、YOLOv5、YOLOv7网络模型，检测精度分别提升了19.7%、10.8%、6.2%，表明该算法可以运用于实际生产环境中的PCB小目标缺陷检测。

关键词： PCB 小目标缺陷检测 YOLOv8s 特征融合注意力机制损失函数

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运动-力解耦的多维轮力传感器研究

仪器仪表学报 2017年第5期38卷 1240-1248页

作者：冯李航王东徐扬林国余张为公东南大学仪器科学与工程学院南京210096

介绍了一种具有运动-力解耦功能的多维车轮力传感器。基于车轮力传感器的特殊安装与实用环境的测量误差,在常规轮力传感器力-力维间解耦与测量的基础上,引入运动测量技术与校正方法,提出了一种联合的解耦方法,能够对运动场下传感器测量... 详细信息

介绍了一种具有运动-力解耦功能的多维车轮力传感器。基于车轮力传感器的特殊安装与实用环境的测量误差,在常规轮力传感器力-力维间解耦与测量的基础上,引入运动测量技术与校正方法,提出了一种联合的解耦方法,能够对运动场下传感器测量的旋转耦合误差和惯性耦合误差进行补偿,同时还兼顾初值误差校准,进一步提高了车轮力的测量精度和稳定性,即实现运动-力解耦。

关键词：车轮力传感器运动-力解耦多维力传感器惯性耦合旋转耦合

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Delta系列并联机器人研究进展与现状

机器人 2014年第3期36卷 375-384页

作者：冯李航张为公龚宗洋林国余梁大开东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 东南大学苏州研究院江苏苏州215000 南京三创自动化科技有限公司江苏南京210096 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

Delta系列机器人具有刚度大、承载能力强、运动耦合弱、动力性能好等一系列优点,成为并联机器人中的热点问题而备受国内外学者的关注.本文根据掌握的大量资料文献,对Delta系列机器人在运动学、动力学、控制策略、机构性能与尺度综合等... 详细信息

Delta系列机器人具有刚度大、承载能力强、运动耦合弱、动力性能好等一系列优点,成为并联机器人中的热点问题而备受国内外学者的关注.本文根据掌握的大量资料文献,对Delta系列机器人在运动学、动力学、控制策略、机构性能与尺度综合等方面主要研究成果、进展进行了综述,并对存在的问题和进一步的方法思路进行了总结展望.

关键词：并联机器人运动学动力学尺度综合

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灵敏度可调型光纤FBG倾角传感器研究

计量学报 2012年第6期33卷 481-485页

作者：孙玮梁大开曾捷冯李航叶婷南京航空航天大学飞行器结构力学与控制教育部重点实验室江苏南京210016

提出了一种基于等截面梁弯曲变形原理的灵敏度可调型光纤布拉格光栅（FBG）倾角传感器，通过FBG光栅感受因结构倾角改变而引起的等截面梁弯曲变形，进而实现对结构倾斜角度的测量，并构建了灵敏度可调型光纤FBG光栅倾角检测系统。实验... 详细信息

提出了一种基于等截面梁弯曲变形原理的灵敏度可调型光纤布拉格光栅（FBG）倾角传感器，通过FBG光栅感受因结构倾角改变而引起的等截面梁弯曲变形，进而实现对结构倾斜角度的测量，并构建了灵敏度可调型光纤FBG光栅倾角检测系统。实验结果表明，该FBG倾角传感器测量范围为±35°，最高灵敏度达到56．93pnO（°），测量精度为0．02°。该传感器可通过改变等截面梁的宽度还可实现对倾角检测灵敏度的有效调节。

关键词：计量学倾角传感器光纤布拉格光栅灵敏度可调角度测量

Inverse kinematic deriving and actuator control of Delta robot using symbolic computation technology

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Journal of Southeast University(English Edition) 2014年第1期30卷 51-56页

作者：冯李航张为公林国余龚宗洋陈刚东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学苏州研究院苏州215000 南京理工大学机械工程学院南京210094

In order to effectively derive the inverse kinematic solution of the Delta robot and realize actuator control a description of the linear graph principle for automatically generating kinematic equations in a mechanical system as well as the symbolic computation implementation of this procedure is reviewed and projected into the Delta robot. Based on the established linear graph representation the explicit symbolic expression of constraint equations and inverse kinematic solutions are obtained successfully using a symbolic computation engine Maple so that actuator control and trajectory tracking can be directly *** practical motions the circular path and Adept motion are simulated for the validation of symbolic solutions *** indicate that the simulation satisfies the requirement of the quick motion within an acceptable threshold. Thus the precision of kinematic response can be confirmed and the correctness of inverse solution is verified.

关键词： delta robot symbolic computation inverse kinematic problems linear graph theory

一种新型Mobile-Unet网络的肺结节图像分割方法

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南京工业大学学报(自然科学版) 2021年

作者：朱文俊陈铭周颖张梦怡冯李航南京工业大学电气工程与控制科学学院

针对医学图像分辨率小、边缘模糊、感兴趣区域（ROI）区域不明显造成的分割不准确性问题，提出了一种新型Mobile-Unet网络的肺结节图像分割方法。该方法首先使用Mobilenet中bneck模块替换Unet网络的下采样部分，并对输入图像进行特征提... 详细信息

针对医学图像分辨率小、边缘模糊、感兴趣区域（ROI）区域不明显造成的分割不准确性问题，提出了一种新型Mobile-Unet网络的肺结节图像分割方法。该方法首先使用Mobilenet中bneck模块替换Unet网络的下采样部分，并对输入图像进行特征提取；然后，将下采样提取的特征按照Unet网络连接方式融合到上采样部分；最后，利用训练好的网络得到分割结果。实验利用采集的肺结节数据集对Mobile-Unet进行了训练和验证。结果表明：新型Mobile-Unet网络能够更加准确地分割出肺结节位置，分割准确率从原有Unet网络的85.00%提高至90.00％，同时相似系数(F;)仍然稳定在89.98%，证明了该方法的有效性。

关键词： Mobile-Unet 肺结节特征融合深度学习图像分割